Министерство образования и науки РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Химическая технология и промышленная экология»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СЕРОУГЛЕРОДА

Студент IV-ХТ-3 Лаврентьев Ю.В.

Преподаватель Скороход А.А.

Самара 2012

Содержание

Введение

1. Описание технологической схемы установки

2. Описание конструкции аппарата и обоснование его выбора

3. Технологический расчет

3.1 Определение средней разности температур 3.2 Определение средних температур теплоносителей

3.3 Нахождение теплофизических свойств индивидуальных компонентов

3.4 Определение тепловой нагрузки, расхода теплоносителя (хладоагента)

3.5 Расчет ориентировочной поверхности теплообмена, выбор типа и конструкции теплообменника

3.6 Расчет коэффициентов теплоотдачи для трубного и межтрубного пространств

4. Выбор диаметра штуцеров и расчет гидравлического сопротивления трубного и межтрубного пространств

4.1 Расчет диаметра штуцеров

4.2 Расчет гидравлического сопротивления трубного и межтрубного пространств

5. Заключение

6. Список используемой литературы

Введение

В химической промышленности широко распространены тепловые процессы - нагревание и охлаждение жидкостей и газов и конденсация паров, которые проводятся в теплообменных аппаратах. Теплообменные аппараты или просто теплообменники используются практически во всех отраслях промышленности. Их основная задача обеспечить температурный режим технологических процессов.

В настоящее время все теплообменные аппараты, используемые в химической промышленности, подразделяются на определённые группы по следующим признакам: по назначению (нагреватели, испарители и кипятильники; холодильники, конденсаторы и т. д.),по режиму работы, по особенностям конструкции и т. д. Холодильники и конденсаторы служат для охлаждения потока или конденсации паров с применением специальных хладоагентов (вода, воздух, пропан, хлористый метил, фреоны и т. д.).

Поверхностные теплообменные аппараты можно разделить на следующие типы по конструктивным признакам:

а) кожухотрубчатые теплообменники (жёсткого типа; с линзовым компенсатором на корпусе; с плавающей головкой; с U-образными трубками);

б) теплообменники типа “труба в трубе”;

в) подогреватели с паровым пространством (рибойлеры);

г)конденсаторы воздушного охлаждения.

Кожухотрубчатые теплообменники в настоящее время наиболее широко распространены, по некоторым данным они составляют до 80% от всей теплообменной аппаратуры. Основной частью такого теплообменника является пучок труб, закреплённых в трубных решётках. Трубки располагаются в трубном пучке в шахматном порядке или по вершинам треугольников. Одна из теплообменивающихся сред движется по трубкам, а другая – внутри корпуса между трубками.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты используются для практической реализации таких процессов, как нагревание (охлаждение), конденсация и испарение. Соответственно аппараты называются теплообменниками, холодильниками, конденсаторами и испарителями.

Теплообменники предназначены для проведения процесса теплообмена между теплоносителями, которые не изменяют своего агрегатного состояния в процессе теплообмена: это газо-жидкостные и жидкостно-жидкостные аппараты для проведения процессов охлаждения и нагревания.

Холодильники предназначены для охлаждения водой или другими нетоксичными, не пожаро- и не взрывоопасными хладагентами жидких и газообразных сред. Работают, как правило, в области минусовых температур.

Достоинствами кожухотрубчатых теплообменников являются: компакт­ность; небольшой расход метала; легкость очистки труб изнутри, а недос­татками - трудность пропускания теплоносителей с большими скоростями; трудность очистки межтрубного пространства и трудность изготовления из материалов, не допускающих развальцовки и сварки. Теплообменники могут быть вертикального горизонтального исполнения. Оба варианта установки одинаково широко распространены и выбираются в основном по соображениям монтажа: вертикальные занимают меньшую площадь в цехе, горизонтальные могут быть размещены в сравнительно невысоком помещении. Материал изготовления теплообменников – углеродистая или нержавеющая сталь.

При охлаждении в кожухотрубчатых теплообменниках в качестве хладоа­гента может использоваться речная или артезианская вода, а в случае, когда требуется получить температуру ниже 5 ºС применяют холодильные рас­солы (водные растворы CaCl2, NaCl, и др.).